Какой магнит самый мощный? — блог Мира Магнитов

Магнитная сила – это самое важное свойство магнита. Именно от этого показателя зависят его эксплуатационные качества и сфера применения. Силу магнитов измеряют в единицах тесла (Тл). То есть, чтобы узнать, какой магнит самый мощный, нужно провести сравнение различных материалов по этому показателю.  

Самый мощный электромагнит

Ученые в разных странах стараются создать самый мощный магнит в мире и порой добиваются очень любопытных результатов. На сегодняшний день статус самого сильного электромагнита удерживает за собой установка в национальной лаборатории в Лос-Аламосе (США). Гигантское устройство из семи наборов катушек общей массой 8,2 тонны вырабатывает магнитное поле мощностью 100 Тл. Этот впечатляющий показатель в 2 миллиона раз превышает силу магнитного поля нашей планеты. Стоит отметить, что соленоид магнита-рекордсмена произведен из российского нанокомпозита медь-ниобий. Этот материал разработан учеными Курчатовского института при содействии ВНИИ неорганических материалов им. А. А. Бочвара. Без этого сверхпрочного композита новый самый мощный магнит в мире не сумел бы превзойти рекорд предшественника, поскольку главная техническая сложность при работе установок такого уровня – сохранение целостности при воздействии сильнейших магнитных импульсов. Максимальная зафиксированная сила поля электромагнита, который был разрушен импульсами во время эксперимента, составила 730 Тл. В СССР ученые, используя магнит особой конструкции и взрывчатые вещества, сумели создать импульс в 2800 Тл. Полученные в лабораториях магнитные импульсы в миллионы раз превосходят магнитное поле Земли. Но даже самый мощный магнит, который удалось построить на сегодняшний день, в миллионы раз слабее нейтронных звезд. Магнетар SGR 1806−20 обладает магнитным полем силой 100 миллиардов Тесла.

Самый сильный магнит для бытового использования

Конечно, магнитная сила звезд и эксперименты ученых – это интересно, но большинство пользователей хочет узнать, какой магнит самый мощный для решения конкретных прикладных задач.

Для этого нужно провести сравнение силы магнитного поля различных видов магнитов:      1) Ферритовые магниты – 0,1..0,2 Тл.      2) Альнико и самариевые магниты  – 0,4..0,5 Тл.      3) Неодимовые магниты – до 2 Тл (при сложении в структуру Хабальта). Итак, самый сильный магнит – это редкоземельный супермагнит, главными составляющими которого являются неодим, железо и бор. Сила его поля сопоставима с мощностью электромагнитов с ферритовым сердечником. Магнитный сплав на основе неодима может похвастаться непревзойденными показателями по таким важным параметрам:      1) Коэрцитивная сила. Это свойство позволяет использовать материал в зоне действия внешних магнитных полей.      2) Усилие на отрыв. Благодаря максимальной магнитной силе удается уменьшить размер изделий при сохранении высокой мощности сцепления.      3) Остаточная магнитной индукции. Высокий показатель остаточной намагниченности обеспечивает очень важное свойство неодимового магнита – длительность сохранения магнитных качеств. По сути, теряя всего несколько процентов своей силы за столетие, магнитный сплав неодим-железо-бор является вечным магнитом. Чтобы сохранить сильное магнитное поле редкоземельного супермагнита на основе неодима, следует помнить о его уязвимых местах. В частности, материал имеет порошковую структуру, поэтому сильные удары и падения могут привести к потере его свойств. Также сплав размагничиваются при нагреве до +70 ⁰C (термостойкие версии сплавов выдерживают до +200 ⁰C). Просто учитывайте эти особенности и тогда изделия будут приносить вам пользу максимально долго.  Кстати, заказать неодимовые магниты различных форм и размеров по лучшей стоимости вы можете в интернет-магазине «Мир магнитов».

Звукосниматели на основе Alnico: что это такое?

Выбирая гитару в интернет-магазине или торговой точке, вы наверняка наткнетесь на упоминание о «звукоснимателях Alnico». Что это значит? Что это за звукосниматели, и что в них есть такого, чего нет в других звукоснимателях?

Для начала разберемся, что это вообще за термин. Название сплава «альнико» (англ. alnico) — это акроним, который состоит из укороченных названий трех металлов: алюминий, никель и кобальт.

Далее поговорим об особенностях сплава альнико. В начале 1930-х годов японские инженеры обнаружили, что никель-алюминиевые сплавы обладают в два раза более сильным магнетизмом, чем лучшие стальные магниты того времени. Затем оказалось, что кобальт является полезной добавкой к этому сплаву, т.к. этот металл обладает высокой коррозионной устойчивостью. Стальные сплавы с содержанием альнико демонстрируют высокую жаропрочность и стабильную намагниченность, поэтому их использовали для изготовления сильных и долговечных постоянных магнитов. Что интересно, до разработки в 1970-1980 годах редкоземельных «супер-магнитов» (таких, как неодимовые и самарий-кобальтовые), самыми мощными из доступных на рынке были именно магниты из альнико — на своих полюсах они способны создавать магнитное поле в 3000 раз более сильное, чем магнитное поле Земли.

Говоря простыми словами, сплавы альнико предназначены для изготовления очень мощных и долговечных магнитов.

Благодаря двум качествам, сплавы альнико нашли применение в самых различных потребительских отраслях, где требуются мощные и стабильные магниты — это электродвигатели, разнообразные датчики, громкоговорители и многое другое. Электрогитарные звукосниматели — в их числе.

Обычный электрогитарный звукосниматель состоит из постоянного магнита, вокруг которого намотана катушка из провода, поэтому вполне закономерно полагать, что такие высококачественные магниты, как сплавы на базе альнико, должны применяться для изготовления высококачественных звукоснимателей. Так и есть: звукосниматели на основе альнико обладают мягким, приятным и певучим звучанием.

Следуя этому принципу, компания Fender начала изготавливать звукосниматели с магнитами из альнико еще в конце 1940-х годов. В те годы сплав альнико считался высокотехнологичным материалом, и в Fender неизменно применяли его на протяжении 50-х и 60-х годов.

Затем появились керамические магниты, которые чисто технически являются более эффективными, поэтому с начала 1960-х годов они получили широкое коммерческое применение. Однако оказалось, что звукоснимателям на керамических магнитах свойственен более резкий и грубый характер звучания с острыми частотными пиками, что заметно отличает их от датчиков на базе альнико. Многим гитаристам, равно как и производителям гитар, включая Fender, полюбилось мягкое и сглаженное звучание датчиков на альнико (по аналогии с водителями, которым приятнее ездить на грузовиках с изношенным амортизаторами), поэтому использование этого сплава в электрогитарах продолжается по сей день.

Также при выборе электрогитары вы можете столкнуться с другой характеристикой, а именно — разные виды магнитов альнико, которые обозначаются римскими цифрами: Alnico II, Alnico III и Alnico V (хотя, на самом деле, часто можно встретить и обозначение арабскими цифрами — Alnico 2, Alnico 3 и Alnico 5).

Эта цифра используется для указания силы магнитного поля, которое создает магнит, что в конечном итоге определяется процентным составом компонентов сплава, который может немного различаться.

Несмотря на то, что все три варианта довольно близки по составу, их выбор, в сочетании с подбором взаимного расположения датчиков и других нюансов, определенно влияет на звучание электрогитары.

Однако есть некая странность в том, что номера сплавов не отражают закономерности силы магнитного поля (поначалу вы могли предположить, что II является самым слабым, III — средним по силе, а V — самым мощным). На самом деле порядок другой: Alnico III обладаем самым слабым магнитным полем, затем идет Alnico II, а самым сильным является Alnico V.

Alnico II
Звукосниматели на базе этих магнитов можно встретить на Telecaster 1950-х годов. Эти датчики особенно хороши в средней позиции, они обеспечивают очень приятное и мелодичное звучание со старомодным оттенком.

Alnico III
Это самый слабый магнит в «тройке», поскольку не содержит кобальта. Этот тип магнита обладает самой низкой силой притяжения, за счет чего наименьшим образом препятствует вибрации струны, поэтому звукосниматели на основе Alnico III идеальны для нековой позиции (обычно в этой точке струна имеет наибольшую амплитуду колебаний). В середине 1950-х годов такие звукосниматели устанавливались на первых Stratocaster, которые отличаются особо «вкусным» звучанием в нековой позиции — эта разновидность сплава тому одна из причин.

Alnico V
Являясь наиболее сильным из трех, этот магнит создает мощное звучание с энергичным откликом. Звукосниматели с магнитами Alnico V отлично показывают себя в бриджевой позиции, поскольку в этом месте вибрация струн имеет наименьшую амплитуду. Прекрасный выбор для получения напористого и «пробивного» звука.

Сильный поисковый магнит

Телефон: +7 (495) 798-65-50 Почта E-mail:

Перейдите в каталог, выберите требуемый товар и добавьте его в корзину.

          Для начала вспомним что такое поисковый магнит. Проведя небольшое исследование данного вопроса легко обнаружить, что под таким обозначением скрывается довольно специфичное магнитное изделие. Из самого названия следует что оно предназначено для поиска чего-либо     во всех пригодных для этого местах и происходит сам поиск за счет силы действия магнитного поля, а значит в нем применяется сильный постоянный магнит, а не электромагнит с обмоткой. Иначе далеко от электроразетки не отойдешь. Секрет изготовления качественного поискового магнита с максимальными показателями грузоподъёмности, состоит в оптимальном соотношении геометрии внешнего стального стакана и запрессованного в него сильного неодимового постоянного магнита специально рассчитанного размера. Не последнюю роль в технических свойствах готового продукта играют характеристики самих материалов из которых он состоит. Чтобы получить сильный поисковый магнит необходимо использовать неодимовый сплав марки не ниже чем N42, а корпус делать из стали с максимальной магнитной проводимостью. Причём конфигурация магнитного поля просто одинокого магнита и готового изделия принципиально отличается. Если у «просто кольца» магнитное поле свободно простирается в обе стороны, от плоскостей, то стальной стакан, надетый на кольцо, трансформирует магнитный поток, экранируя его и собирая на одну рабочую сторону. В итоге получается магнитное изделие, у которого с одной стороны и по бокам нет магнитного поля, точнее сказать присутствуют очень слабые остатки, зато рабочая его часть, за счет перераспределения потоков, усилена в два раза.
          На каждую модель магнит поисковый имеется свой, специально подобранный постоянный магнит определенного размера. Возникает логичный вопрос, почему не сделать самый сильный поисковый магнит. Если можно увеличивать общий диаметр и наполнять его магнитным материалом. Оказывается это не так просто. После определенного параметра, неодимовый магнит сделать нельзя. Как в увеличении диаметра, таки и в магнитных свойствах. Придется разделять его на несколько частей, а это ведет к потере силы и выходит тоже самое, только размер и вес значительно вырастает.
          Так все-же какой поисковый магнит самый сильный? Ответим исходя из тех знаний которыми обладают наши технические специалисты. На сегодняшний день самым сильным поисковым магнитом круглой формы является модель F700. По другим классификациям его еще называют 800, но суть от этого не меняется. Более крупный в диаметре и по толщине, магнит для поиска, технически и экономически делать нецелесообразно. Добавленный магнитный потенциал будет расходоваться без прироста подъемной силы. Детали такой закономерности лучше обсуждать со специалистами в соответствующей терминологии. Кому нужно еще сильнее, нужно смотреть магнитные тралы.
          Все отечественные магниты поисковые, предлагаемые в нашем магазине, разрабатывались, и тестировались исключительно на базе реальных условий потенциального применения, с соблюдением норм и стандартов принятых в отечественном машиностроении. Они максимально приспособлены для эксплуатации в средних широтах с соответствующим климатом. Обладают максимальной силой при минимальных дизайнерских излишествах. Поэтому Российский поисковый магнит отличается существенно лучшими показателями по силе удержания при тех-же массогабаритных параметрах. Переводя на простой язык, купить сильный поисковый магнит российского производства выгоднее, так как за ту-же сумму у вас будет магнит больший по параметрам или в одинаковых размерах получится выигрыш по силе. Всякие истории о использовании магнитов небывалой силы N52 на практике не нашли подтверждения. После снятия показаний по полученным свойствам они были идентифицированы как весьма посредственные не добирающие до средней мощности. Напрашивается простой вывод. Нужен сильный магнит поисковый, купи отечественный, и это станет тем редким исключением когда наше и сильнее и проще, а чем проще тем лучше.

02.10.2013, 9469 просмотров.

Как называются сильные магниты. Самый мощный магнит в мире: особенности, свойства и характеристики

11 января 1935 года американская летчица Амелия Эрхарт совершила одиночный перелет через Тихий океан , что до этого не удавалось ни одному человеку в мире. Это был пик карьеры отважной американки, самое впечатляющее ее достижение, перенесшее Эрхарт в разряд людей-легенд. И сегодня мы вам расскажем про десяток самых знаковых и знаменитых воздушных рекордов за всю историю авиации.

История авиационных рекордов немыслима без достижений, осуществленных братьями Райт 17 декабря 1903 года. В этот день они совершили на самолете Wright Flyer четыре первых в мире полета, каждый из которых был рекордным по отношению к предыдущим по дальности и длительности. В итоге остановились на показателях 260 метров и 59 секунд.

20-21 мая 1927 года американский летчик Чарльз Линдберг совершил полет, который до сих пор остается самым известным в истории мировой авиации. На самолете с поэтичным названием «Дух Сент-Луиса» он вылетел из Нью-Йорка, а через 33,5 часа приземлился в аэропорте Ле Бурже возле Парижа. Это был первый одиночный перелет через Атлантический океан.

Следующий авиационный рекорд подобного масштаба был поставлен лишь в 1935 году Амелией Эрхарт. Бравая американка на своем самолете Vega 5b первой в мире совершила одиночный перелет через Тихий океан, стартовав с Гавайских островов и приземлившись через 18 часов и 16 минут в городе Окленд в Калифорнии. 2 июля 1937 года Эрхарт погибнет, пытаясь облететь на самолете вокруг Земного шара.

В Советском Союзе в те времена был собственный летчик-звезда, весьма сравнимый по популярности с американцами Линдбергом и Эрхарт. Речь идет о Валерии Чкалове, который 18-20 июня 1937 в составе экипажа Чкалов-Байдуков-Беляков совершил трансконтинентальный перелет из Москвы в американский город Портленд, штат Ванкувер, пролетев через Северный Ледовитый океан и Северный полюс.

16-18 января 1957 года три американских тяжелых бомбардировщика В-52B совершили первый в мире кругосветный беспосадочный перелет. Во время полета они трижды пополняли топливо от самолета-дозаправщика. За 45 часов 19 минут эти стратосферные крепости (так переводится на русский их прозвище Stratofortress) преодолели по воздуху дистанцию 39165 километров.

Иногда факт установления нового рекорда сам по себе становится рекордом. К примеру, подобное случилось 22 марта 1989 с самолетом , который за время 3,5-часового полета установил сразу 110 новых мировых достижений, таких как максимальный вес груза, максимальная взлетная масса, а также рекорды скорости, высоты и дальности полета для летательных аппаратов подобного типа.

Бертран Пикар родился в великой семье. Его дед Огюст и отец Жак прославились знаменитым погружением в батискафе на дно Марианской впадины, многие его родственники являются знаменитыми покорителями воздуха и стратосферы. Да и сам Бертран не оплошал. В 1999 году он с британцем Брайаном Джонсом совершил первый в истории кругосветный полет на воздушном шаре. За 19 дней 21 час и 47 минут они преодолели на Breitling Orbiter 3 расстояние 45755 километров.

4 октября 2004 года американский пилот Брайан Бинни на самолете SpaceShipOne совершил самый высокий полет в истории авиации. Он поднял свой летательный аппарат на высоту чуть более 112 километров над поверхностью Земли, преодолев тем самым границу между атмосферой и космосом.

Самый дальний полет на самолете

Пришла пора новых авиационных рекордов. Классические самолеты, конечно, продолжают развиваться, но куда более перспективными и интересными являются летательные аппараты с альтернативными источниками энергии. Первым таким известным самолетом стал солнцелет Solar Impulse, на котором Бертран Пикар и Андре Борщберг совершили в мае-июне 2013 года полет от западного побережья Соединенных Штатов Америки к восточному, из Сан-Франциско в Нью-Йорк. В будущем они планируют пересечь на Solar Impulse Атлантику, а затем и совершить кругосветное путешествие.

Самолет Solar Impulse 2 с двигателями, работающими от солнечных батарей, завершил кругосветное путешествие.

В воскресенье он вылетел из Каира в направлении Абу-Даби. Этот 48-часовой маршрут стал финишной прямой в кругосветке, которая началась 9 марта 2015 года. В общей сложности самолет преодолел 35 тыс. км, двигаясь со скоростью 60-120 км/ч. За 16 месяцев самолет приземлялся в 15 городах мира. А прошлым летом установил рекорд самого длительного безостановочного пребывания в воздухе, непрерывно пролетев более 120 часов.

Что же это за крылатая машина, которая еще раз наглядно доказала: наука и технологии все быстрее гонят человечество вперед? Самое удивительно, что Solar Impulse 2 — всего-навсего одноместный самолет, кабина которого напоминает салон небольшого автомобиля. Но на этом обычные сравнения заканчиваются.

Так, самолет построен из углеводородного волокна и имеет огромные крылья: размах — 72 м. Это чуть меньше¸ чем у самого большого в мире пассажирского самолета Airbus 380 (79,75 м) и больше, чем у Boeing-747 (68,5 м). При этом весит «солнечник» всего 2,3 тонны. Напомним: вес пустого Airbus 380 — 280 тонн, а Boeing 747 — 214,5 тонны!

Плоскости гигантских крыльев и верхняя часть фюзеляжа самолета покрыты солнечными элементами — это свыше 17 тысяч ячеек монокристаллических кремниевых солнечных батарей. Толщина каждой — всего 135 микрон. В действие их приводят четыре электромотора мощностью по 17,5 лошадиных сил. Самолет может развивать скорость до 140 км/ч.

Кстати, это далеко не первый самолет на солнечных батареях. Но, как подчеркивают эксперты, из всех подобных конструкций Solar Impulse 2 самый эффективный. Действительно, пять суток в небе без посадки — это, конечно, круто. Можно вспомнить, что легендарный первый беспосадочный перелет из Москвы в США через Северный Полюс экипажа Валерия Чкалова в 1937 году длился 63 часа 16 минут. А на самый длинный в мире беспосадочный авиаперелет из Нью-Йорка в Сингапур еще недавно летчики затрачивали 19 часов… Понятно, что сравнивать чкаловский АНТ-25, пассажирский Airbus A340-500 и Solar Impulse 2, мягко говоря, не корректно. Но факт остается фактом.

Инфографика РГ/Антон Петерлетчиков/Наталья Ячменникова

Как пилоты могли продержаться пять дней в крошечной кабине Solar Impulse 2? Во-первых, тренировались — провели по 72 часа в специальных симуляторах, изучили техники йоги, дыхания и самогипноза. Во-вторых, пилотское сиденье работает одновременно и как откидывающаяся койка, и как спортивный тренажер, и как туалет.. Пилот спал отрезками по 20 минут — в эти моменты он ставил самолет на автопилот. Парашют, спасательный плот и комплект выживания — тоже упакованы в спинке сиденья

Ночью «солнечный самолет» летел на заряженных днем энергоемких аккумуляторах. Аммиачно-щелочной электролит для аккумуляторных батарей позволил получить более высокие показатели энергетической плотности, поясняют эксперты.

Эта чудо-машина выдерживает вес только одного человека. Поэтому два пилота — швейцарцы психиатр Бертран Пикар и предприниматель Андре Боршберг — летели по очереди.

Бертран Пикар в 1999 году совершил первый беспосадочный полет вокруг Земли на воздушном шаре. Он принадлежит к широко известному семейству Пикаров. Его отец Жак Пикар первым достиг в батискафе дна Мариинской впадины в 1960 году. А его дед Огюст Пикар первым поднялся в стратосферу на аэростате в 1931 году.

Маршрут был сознательно проложен через благополучные погодные регионы, с максимальным количеством солнечных дней. Однако и организаторы перелета, и сами пилоты прекрасно понимали, насколько высока степень риска. Особенно при перелете через Тихий океан и Атлантику. Не исключался даже самый «худший сценарий» — катапультирование и приводнение в океан…

Нашей попыткой первого кругосветного перелета, вне зависимости от того, как она закончится, мы хотим показать миру, что экологически чистые технологии и возобновляемые источники энергии уже позволяют достигнуть того, что раньше считалось невозможным, — говорил перед полетом Пикар. — Хотим, чтобы правительства, руководители и особенно молодые специалисты увидели, что все то, чего может достигнуть Solar Impulse 2 в воздухе, скоро сможет стать частью повседневной жизни.

Впрочем, эксперты в своих оценках перспектив «солнечника» не столь оптимистичны: такие коммерческие самолеты мы не увидим еще очень долго. У них маленькая мощность, они не могут поднимать в воздух большой вес и летать с большими скоростями. Солнцу не хватает «энергетической плотности» для того, чтобы поднимать самолеты, которые должны куда-то долететь в разумно короткие сроки, считают специалисты. А один из авиационных авторитетов прямо заявил: у солнечных самолетов цель — всего лишь находиться в воздухе, а не лететь с подобающей скоростью. Как ни крути, а кругосветка без капли керосина — скорее, демонстратор возможностей использования солнечной энергии в экспериментальных целях.

Несмотря на то что Solar Impulse 2 не сделает революции в авиастроении, польза от проекта есть: например, инженерам пришлось сделать двигатели самолета предельно эффективными. Двигатели Solar Impulse 2 теряют всего 3 процента энергии через тепло, в то время как в обычном самолете этот показатель достигает 70 процентов.

Между тем

Один из самых перспективных заменителей авиационного керосина — биотопливо. По прогнозам экспертов, его доля на транспорте к 2020 году может составить до 25 процентов. Существует уже с десяток вариантов продуктов и растений, из которых получают новый вид самолетной «горючки». В дело идут водоросли, кокосы, бразильские орехи, растения рода ятрофа (древесный кустарник с крупными маслянистыми семенами), непродовольственные животные жиры.

Сильнейшие магниты

Самыми сильными постоянными магнитами в мире являются неодимовые (Nd) магниты, они сделаны из магнитного материала из сплава неодима, железа и бора, образующего структуру Nd ₂ Fe ₁₄ B.

Неодимовые магниты считаются частью семейства редкоземельных магнитов, потому что их основным элементом является редкоземельный элемент, неодим. Несмотря на название, редкоземельные элементы относительно многочисленны в земной коре, однако они редко встречаются в концентрированной форме, а, скорее, обычно рассредоточены с другими элементами.

МАГАЗИН НЕОДИМОВЫХ МАГНИТОВ

Самариевый кобальт — другой тип редкоземельного магнита; Самариево-кобальтовые (SmCo) магниты были разработаны раньше неодимовых магнитов, и хотя они не такие сильные, как неодимовые магниты, они обладают большей устойчивостью к коррозии и могут работать и сохранять свои характеристики при более высоких температурах. Для повышения эффективности магнитов как неодима, так и самария-кобальта добавлены следы дополнительных редкоземельных элементов, таких как диспрозий (Dy) и празеодим (Pr).

Редкоземельные элементы в таблице Менделеева выделены красным цветом

Соединение неодима, Nd ₂ Fe ₁₄ B было впервые обнаружено в 1982 году компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals. С тех пор, как они были впервые представлены, более сильные марки неодимовых магнитов стали коммерчески доступными по мере того, как технологии производства стали более продвинутыми. Самая сильная марка, доступная в настоящее время, — это N55, хотя она еще не получила широкого распространения. Чаще встречаются марки N42 и N52; Неодимовый блок N52 размером 50 мм x 50 мм x 25 мм способен выдерживать стальной вес 116 кг по вертикали при плотном контакте с поверхностью из низкоуглеродистой стали такой же толщины и дает оценку Гаусса, единицу измерения плотности потока, в 5500 более чем в 7800 раз сильнее. чем то, что производит Земля на ее магнитных полюсах.Электромагниты, которые используют электрические токи для создания магнитных полей, могут быть во много раз сильнее, чем постоянные магниты, однако им нужен значительный электрический ток для создания своего магнитного поля.

Неодимовые магниты настолько сильны из-за их высокого сопротивления размагничиванию (коэрцитивной силы) и высокого уровня магнитного насыщения, что позволяет им создавать большие магнитные поля. Сила магнита представлена ​​его максимальным значением произведения энергии (BHmax), которое измеряется в мегагаусс-эрстедах (MGOe).Максимальное произведение энергии представляет собой произведение остаточной намагниченности (Br) и коэрцитивной силы (Hc) и представляет собой площадь под графиком петли гистерезиса второго квадранта.

Пример петли гистерезиса

Типичные значения максимальной энергии неодимовых магнитов

Благодаря своей прочности даже крошечные неодимовые магниты могут быть эффективными. Это также делает их невероятно универсальными; Поскольку все мы живем в современной жизни, мы всегда рядом с неодимовым магнитом, он, скорее всего, сейчас у вас в кармане, или, если вы читаете эту статью на смартфоне, он может быть даже у вас в руке!

Заинтересованы в неодимовых магнитах? Подробнее здесь

МАГАЗИН НЕОДИМОВЫХ МАГНИТОВ

Магнит

устанавливает мировой рекорд — 45 единиц.5 тесла

Этот танец называется динамическое масштабирование напряжения и частоты (DVFS) постоянно происходит в процессоре, называемом системой на кристалле (SoC), который управляет вашим телефоном и вашим ноутбуком, а также на серверах, которые их поддерживают. Все это делается для того, чтобы сбалансировать вычислительную производительность и энергопотребление, что особенно сложно для смартфонов. Цепи, которые управляют DVFS, стремятся обеспечить стабильную тактовую частоту и стабильный уровень напряжения, несмотря на скачки тока, но они также являются одними из самых непростых в проектировании.

Это главным образом потому, что схемы генерации часов и регулирования напряжения являются аналоговыми, в отличие от почти всего остального на SoC вашего смартфона. Мы привыкли к почти ежегодному выпуску новых процессоров с существенно большей вычислительной мощностью благодаря достижениям в производстве полупроводников. «Перенос» цифровой конструкции из старого полупроводникового процесса в новый — это не пикник, это ничто по сравнению с попыткой перенести аналоговые схемы на новый процесс. Аналоговые компоненты, обеспечивающие DVFS, особенно схема, называемая стабилизатором напряжения с малым падением напряжения (LDO), не масштабируются, как цифровые схемы, и должны быть в основном перепроектированы с нуля с каждым новым поколением.

Если бы вместо этого мы могли строить LDO — и, возможно, другие аналоговые схемы — из цифровых компонентов, их было бы гораздо легче переносить, чем любую другую часть процессора, что значительно снизило бы затраты на конструкцию и освободило инженеров для решения других проблем, связанных с передовой конструкцией микросхем. есть в магазине. Более того, полученные цифровые LDO могут быть намного меньше, чем их аналоговые аналоги, и в некоторых отношениях работать лучше. Исследовательские группы в промышленности и академических кругах протестировали не менее дюжины проектов за последние несколько лет, и, несмотря на некоторые недостатки, коммерчески полезный цифровой LDO вскоре может стать доступным.

Стабилизаторы напряжения с малым падением напряжения (LDO) позволяют нескольким ядрам процессора на одной шине входного напряжения (V _IN ) работать при разных напряжениях в соответствии с их рабочими нагрузками. В этом случае Core 1 предъявляет самые высокие требования к производительности. Его головной переключатель, на самом деле группа транзисторов, соединенных параллельно, замкнут, минуя LDO и напрямую подключающий Core 1 к V _IN , который получает питание от внешней ИС управления питанием. Однако ядра 2–4 имеют менее требовательные рабочие нагрузки. Их LDO используются для подачи на сердечники напряжения, позволяющего экономить электроэнергию.

Базовый аналоговый регулятор напряжения с малым падением напряжения [слева] управляет напряжением через контур обратной связи. Он пытается сделать выходное напряжение (V _DD ) равным опорному напряжению, управляя током через силовой PFET. В базовой цифровой схеме [справа] независимые часы запускают компаратор [треугольник], который сравнивает опорное напряжение с V _DD . Результат сообщает логике управления, сколько мощных полевых транзисторов нужно активировать.

ТИПИЧНАЯ СИСТЕМА НА ЧИПЕ для смартфона — чудо интеграции. На одной кремниевой пластине он объединяет несколько ядер ЦП, графический процессор, процессор цифровых сигналов, нейронный процессор, процессор сигналов изображения, а также модем и другие специализированные блоки логики. Естественно, повышение тактовой частоты, которая управляет этими логическими блоками, увеличивает скорость, с которой они выполняют свою работу. Но для работы на более высокой частоте им также требуется более высокое напряжение.Без этого транзисторы не могут включаться или выключаться до следующего такта тактовой частоты процессора. Конечно, более высокая частота и напряжение происходит за счет энергопотребления. Таким образом, эти ядра и логические блоки динамически изменяют свою тактовую частоту и напряжение питания — часто в диапазоне от 0,95 до 0,45 В — в зависимости от баланса энергоэффективности и производительности, необходимого им для любой назначенной им рабочей нагрузки — съемки видео, воспроизведения музыки. файл, передача речи во время разговора и т. д.

Как правило, внешняя ИС управления питанием генерирует несколько значений входного напряжения (V _IN ) для SoC телефона. Эти напряжения передаются в области микросхемы SoC по широким межсоединениям, называемым рельсами. Но количество соединений между микросхемой управления питанием и SoC ограничено. Таким образом, несколько ядер на SoC должны использовать одну и ту же шину V _IN .

Но они не обязательно должны получать одинаковое напряжение благодаря стабилизаторам напряжения с малым падением напряжения.LDO вместе с выделенными тактовыми генераторами позволяют каждому ядру на общей шине работать с уникальным напряжением питания и тактовой частотой. Ядро, которому требуется самое высокое напряжение питания, определяет общее значение V _IN . Микросхема управления питанием устанавливает V _IN на это значение, и это ядро ​​полностью обходит LDO через транзисторы, называемые головными переключателями.

Чтобы снизить энергопотребление до минимума, другие ядра могут работать при более низком напряжении питания. Программное обеспечение определяет, каким должно быть это напряжение, и аналоговые LDO-стабилизаторы довольно хорошо справляются с его обеспечением.Они компактны, дешевы в сборке и относительно просты в интеграции в микросхему, поскольку не требуют больших катушек индуктивности или конденсаторов.

Но эти LDO могут работать только в определенном диапазоне напряжений. На верхнем конце целевое напряжение должно быть ниже, чем разница между V _IN и падением напряжения на самом LDO (одноименное «падение» напряжения). Например, если напряжение питания, которое было бы наиболее эффективным для ядра, составляет 0,85 В, но V _IN равно 0.95 В, а падение напряжения LDO составляет 0,15 В, это ядро ​​не может использовать LDO для достижения 0,85 В и должно вместо этого работать при 0,95 В, тратя немного энергии. Точно так же, если V _IN уже был установлен ниже определенного предела напряжения, аналоговые компоненты LDO не будут работать должным образом, и цепь не может быть задействована для дальнейшего снижения напряжения питания ядра.

Основным препятствием, которое до сих пор ограничивало использование цифровых LDO, является медленная переходная характеристика.

Однако, если желаемое напряжение попадает в окно LDO, программное обеспечение включает схему и активирует опорное напряжение, равное целевому напряжению питания.

КАК LDO подает нужное напряжение? В базовой конструкции аналогового LDO-стабилизатора используется операционный усилитель, обратная связь и специализированный силовой p -канальный полевой транзистор (PFET). Последний представляет собой транзистор, который уменьшает свой ток с увеличением напряжения на затворе. Напряжение затвора этого силового PFET представляет собой аналоговый сигнал, поступающий от операционного усилителя, в диапазоне от 0 вольт до _{В, IN} . Операционный усилитель постоянно сравнивает выходное напряжение схемы — напряжение питания ядра или V _DD — с заданным опорным напряжением.Если выходное напряжение LDO падает ниже опорного напряжения — как это было бы, когда новая активная логика внезапно потребовала больше тока — операционный усилитель снижает напряжение затвора силового PFET, увеличивая ток и поднимая V _DD до значения опорного напряжения. И наоборот, если выходное напряжение поднимается выше опорного напряжения — как это было бы, когда логика ядра менее активна — тогда операционный усилитель увеличивает напряжение затвора транзистора, чтобы уменьшить ток и снизить V _DD .

Базовый digital LDO, с другой стороны, состоит из компаратора напряжения, управляющей логики и ряда параллельных силовых полевых транзисторов.(LDO также имеет свою собственную тактовую схему, отдельную от схем, используемых ядром процессора.) В цифровом LDO напряжения затвора на силовых полевых транзисторах представляют собой двоичные значения, а не аналоговые, либо 0 В, либо В _IN .

С каждым тактом тактового генератора компаратор измеряет, находится ли выходное напряжение ниже или выше целевого напряжения, обеспечиваемого опорным источником. Выход компаратора направляет логику управления при определении того, сколько силовых полевых транзисторов нужно активировать. Если выходной сигнал LDO ниже целевого, логика управления активирует больше мощных полевых транзисторов.Их объединенный ток поддерживает напряжение питания ядра, и это значение возвращается на компаратор, чтобы поддерживать его на заданном уровне. Если он выходит за пределы допустимого диапазона, компаратор подает сигнал управляющей логике, чтобы отключить некоторые из PFET.

НИ АНАЛОГОВЫЙ , ни цифровой LDO, конечно, не идеальны. Ключевым преимуществом аналоговой конструкции является то, что она может быстро реагировать на переходные спады и выбросы напряжения питания, что особенно важно, когда эти события связаны с резкими изменениями.Эти переходные процессы возникают из-за того, что потребность ядра в токе может сильно увеличиваться или уменьшаться за считанные наносекунды. В дополнение к быстрому отклику аналоговые LDO очень хорошо подавляют вариации V _IN , которые могут исходить от других ядер на шинах. И, наконец, когда текущие потребности не сильно меняются, он жестко контролирует выход, не превышая и не занижая цель таким образом, что в V _DD появляются колебания.

Когда требования к току ядра внезапно меняются, это может привести к скачку или падению выходного напряжения LDO [вверху].Базовые конструкции цифровых LDO не справляются с этой задачей [внизу слева]. Однако схема, называемая адаптивной выборкой с пониженной динамической стабильностью [внизу справа], может уменьшить величину скачка напряжения. Это достигается за счет увеличения частоты дискретизации LDO, когда спад становится слишком большим, что позволяет схеме реагировать быстрее. Источник: S.B. Насир и др., Международная конференция по твердотельным схемам IEEE (ISSCC), февраль 2015 г., стр. 98–99.

Эти атрибуты сделали аналоговые LDO привлекательными не только для питания процессорных ядер, но и практически для любой схемы, требующей тихого и стабильного напряжения питания.Однако есть несколько серьезных проблем, которые ограничивают эффективность этих проектов. Первые аналоговые компоненты намного сложнее цифровой логики, что требует длительного времени на разработку для их реализации в узлах с передовыми технологиями. Во-вторых, они не работают должным образом при низком уровне V _IN , ограничивая тем самым низкий уровень V _DD , который они могут передать ядру. И, наконец, падение напряжения у аналоговых LDO не так мало, как хотелось бы разработчикам.

Взяв эти последние моменты вместе, аналоговые LDO предлагают ограниченный диапазон напряжений, при котором они могут работать.Это означает, что упущены возможности использовать LDO для энергосбережения — достаточно большие, чтобы заметно увеличить время автономной работы смартфона.

Цифровые LDO устраняют многие из этих недостатков: не имея сложных аналоговых компонентов, они позволяют дизайнерам использовать множество инструментов и других ресурсов для цифрового дизайна. Таким образом, уменьшение размера схемы для новой технологии процесса потребует гораздо меньше усилий. Цифровые LDO-стабилизаторы также будут работать в более широком диапазоне напряжений. На стороне низкого напряжения цифровые компоненты могут работать при значениях V _IN , которые недоступны для аналоговых компонентов.А в более высоком диапазоне падение напряжения цифрового LDO будет меньше, что приведет к значительной экономии энергии ядра.

Но ничего бесплатного, а у цифрового LDO есть серьезные недостатки. Большинство из них возникает из-за того, что схема измеряет и изменяет свой выходной сигнал только в дискретные моменты времени, а не постоянно. Это означает, что схема имеет сравнительно медленную реакцию на падения и выбросы напряжения питания. Он также более чувствителен к изменениям V _IN и имеет тенденцию создавать небольшие колебания выходного напряжения, которые могут ухудшить производительность ядра.

Из них основным препятствием, которое до сих пор ограничивало использование цифровых LDO, является их медленная переходная характеристика. Ядра испытывают провалы и выбросы, когда ток, который они потребляют, резко меняется в ответ на изменение их рабочей нагрузки. Время реакции LDO на события спада имеет решающее значение для ограничения того, насколько сильно падает напряжение и как долго это состояние длится. Обычные жилы добавляют запас прочности к напряжению питания, чтобы гарантировать правильную работу при падении напряжения. Большее ожидаемое падение означает, что маржа должна быть больше, что снижает преимущества энергоэффективности LDO.Таким образом, ускорение реакции цифрового LDO на провалы и выбросы является основным направлением передовых исследований в этой области.

НЕКОТОРЫЕ ПОСЛЕДНИЕ ДОСТИЖЕНИЯ помогло ускорить реакцию схемы на провалы и выбросы. Один из подходов использует тактовую частоту цифрового LDO в качестве ручки управления, чтобы заменить стабильность и энергоэффективность на время отклика.

Более низкая частота улучшает стабильность LDO просто потому, что выходной сигнал будет меняться не так часто. Это также снижает энергопотребление LDO, поскольку транзисторы, составляющие LDO, переключаются реже.Но это происходит за счет более медленной реакции ядра процессора на переходные текущие требования. Вы можете понять, почему это происходит, если учесть, что большая часть переходного события может произойти в течение одного тактового цикла, если частота слишком низкая.

И наоборот, высокая тактовая частота LDO уменьшает время отклика на переходный процесс, потому что компаратор производит выборку выходного сигнала достаточно часто, чтобы изменить выходной ток LDO на более ранней стадии переходного процесса. Однако эта постоянная выборка ухудшает стабильность выходного сигнала и потребляет больше энергии.

Суть этого подхода состоит в том, чтобы ввести тактовый генератор, частота которого адаптируется к ситуации, схема, называемая адаптивной частотой дискретизации с пониженной динамической стабильностью. Когда падение или выброс напряжения превышает определенный уровень, тактовая частота увеличивается для более быстрого уменьшения переходного эффекта. Затем он замедляется, чтобы потреблять меньше энергии и поддерживать стабильное выходное напряжение. Этот трюк достигается путем добавления пары дополнительных компараторов для определения условий перерегулирования и спада и запуска часов.При измерениях с тестовой микросхемы с использованием этого метода падение напряжения V _DD уменьшилось с 210 до 90 милливольт — на 57 процентов меньше, чем у стандартной цифровой конструкции LDO. А время, необходимое для стабилизации напряжения, сократилось с 5,8 мкс до 1,1 микросекунды, т.е. улучшение на 81 процент.

Альтернативный подход к уменьшению времени отклика на переходные процессы — сделать цифровой LDO немного аналоговым. Конструкция включает отдельный контур с аналоговым управлением, который мгновенно реагирует на переходные процессы тока нагрузки.Контур с аналоговым управлением передает выходное напряжение LDO-стабилизатора на параллельные PFET-транзисторы LDO через конденсатор, создавая контур обратной связи, который включается только при резком изменении выходного напряжения. Таким образом, когда выходное напряжение падает, оно снижает напряжение на активированных затворах PFET и мгновенно увеличивает ток в сердечнике, чтобы уменьшить величину спада. Было показано, что такой контур с аналоговым управлением снижает спад с 300 до 106 мВ, улучшение на 65 процентов, и выброс с 80 до 70 мВ (13 процентов).

..»> Альтернативный способ заставить цифровые LDO быстрее реагировать на падения напряжения — это добавить аналоговую петлю обратной связи к силовой части PFET схемы [вверху]. При падении или выбросе выходного напряжения аналоговый контур подключается, чтобы поддержать его [внизу], уменьшая величину отклонения. Источник: М. Хуанг и др., IEEE Journal of Solid-State Circuits, январь 2018 г., стр. 20–34.

Конечно, у обоих этих методов есть свои недостатки.Во-первых, ни один из них не может сравниться с временем отклика сегодняшних аналоговых LDO. Кроме того, для метода адаптивной частоты дискретизации требуются два дополнительных компаратора, а также генерация и калибровка опорных напряжений для спада и выброса, поэтому схема знает, когда задействовать более высокую частоту. Контур с аналоговым управлением включает в себя несколько аналоговых компонентов, что сокращает время разработки полностью цифровой системы.

Развитие коммерческих процессоров SoC может помочь сделать цифровые LDO более успешными, даже если они не могут полностью соответствовать аналоговым характеристикам. Сегодня коммерческие процессоры SoC объединяют полностью цифровые адаптивные схемы, предназначенные для смягчения проблем с производительностью при возникновении провалов. Эти схемы, например, временно увеличивают период тактовой частоты ядра, чтобы предотвратить ошибки синхронизации. Такие методы смягчения могут ослабить временные ограничения переходных процессов, позволяя использовать цифровые LDO и повышая эффективность процессора. Если это произойдет, мы можем ожидать более эффективных смартфонов и других компьютеров, при этом значительно упростив процесс их разработки.

Самый мощный магнит в мире

(опубликовано в номере за март 2003 г.)

Присоединяйтесь к Разрушителям легенд, чтобы повеселиться с супермагнитами.

Он создает магнитную силу, достаточную для замедления локомотива на расстоянии четверти миллиона миль — на расстоянии Земли от Луны. «Магнетар» или магнитная нейтронная звезда, известная как Soft Gamma Repeater 1806-20, является самым мощным известным магнитным объектом во Вселенной. Были обнаружены только 10 из этих необычных объектов. Обладая силой магнитного поля в 100 миллиардов тесла, он превосходит Землю, магнитное поле которой составляет всего 0.00005 тесла. Хотя маловероятно, что что-либо, созданное руками человека, когда-либо приблизится к мощности магнетара, это не из-за отсутствия попыток. По причинам, которые варьируются от простого «Что, если?» Из чистой науки на необходимость улучшения медицинских устройств визуализации прилагаются огромные усилия для разработки более мощных магнитов.

Исследователи из Национальной лаборатории сильного магнитного поля (NHMFL) в Таллахасси, штат Флорида, в настоящее время установили рекорд по гибридной магнитной системе, которую они запустили в декабре 1999 года.При весе 34 тонны и высоте 22 фута, он имеет магнитное поле 45 тесла, что примерно в миллион раз сильнее, чем магнитное поле Земли. Этого достаточно, чтобы обычные электронные и магнитные материалы вели себя совершенно иначе, чем обычно.

Магнит, разработанный NHMFL, представляет собой техническую веху на этапе строительства космической станции, — говорит директор NHMFL Джек Кроу. «Это настоящий инженерный подвиг».

No Horseshoe
Если вы вообразили гигантскую подкову, вы будете разочарованы.Система Флориды, показанная здесь, состоит из двух гигантских магнитов, работающих вместе. Переохлажденный сверхпроводящий магнит образует внешний слой. Это самый большой из когда-либо построенных магнитов типа кабель-в-канале, который должен оставаться охлажденным почти до абсолютного нуля. Для этого используется криогенная система со сверхтекучим гелием — единственная такая система в США, специально созданная для использования в магнитных системах. В центре сложной конструкции находится массивный электромагнит, то есть очень большой резистивный магнит.

Несмотря на размер системы NHMFL, целевая площадка для проведения экспериментов чрезвычайно мала. Типовой проект может включать пробный образец диаметром с карандаш № 2. Образец будет помещен в термос, чтобы снизить температуру.

Странные вещи происходят, когда материалы подвергаются воздействию чрезвычайно высоких магнитных сил. Например, было показано, что электроны танцуют на своих орбитах. Когда магнитные поля превышают 35 тесла, нормальные свойства материалов могут измениться.Полупроводники могут переключаться между проводящим и непроводящим состояниями.

Кроу говорит, что мощность магнита Флориды будет увеличена до 47 или 48 тесла к 2005 году и достигнет 50 тесла к 2008 году. Исследовательские преимущества магнита превзошли ожидания Кроу.

«Он оправдал все наши ожидания, а иногда и некоторые», — говорит он. «Спрос [исследовательского сообщества] был невероятным».

Медицинские приложения
Хотя NHMFL может сосредоточиться на чистых исследованиях, большая часть работ по разработке мощных магнитов обусловлена ​​медицинскими потребностями.Институт мозга Университета Флориды утверждает, что обладает самым большим магнитом, используемым для визуализации тела, 24-тонным чудовищем, способным исследовать длинный список травм и заболеваний головного и спинного мозга. При 11,7 тесла это в 234 000 раз мощнее естественного магнитного поля Земли.

Чем выше магнитное поле, тем точнее и детальнее результаты, которые могут быть получены с помощью таких технологий, как магнитно-резонансная томография (МРТ). «Эти новые возможности визуализации укрепят исследования травм головного и спинного мозга», а также инсультов и болезней, таких как болезнь Альцгеймера, — объясняет д-р.Уильям Латтдж, исполнительный директор Института мозга. Один из текущих проектов будет использовать функциональную визуализацию живых животных, чтобы увидеть, как инсульт повреждает ткань мозга с течением времени и как лекарства могут повлиять на это ухудшение. Функциональная МРТ (фМРТ) показывает поглощение химических веществ отдельными клетками мозга.

Технология

МРТ и фМРТ использует мощное магнитное поле для выравнивания клеточных ядер тела, как стрелки компаса. Другой, менее мощный магнит затем вращает ядра, как игрушечные волчки, генерируя измеримый сигнал, который компьютеры могут считывать и преобразовывать в трехмерное визуальное изображение.Чем мощнее магниты, тем больше ядер реагируют. В отличие от рентгеновских лучей, которые позволяют получать изображения костей и твердых тканей, МРТ в первую очередь фокусируется на мягких тканях.

Расширение использования магнитов в медицине поднимает очевидный вопрос: хороши или плохи магнитные поля для человеческого тела? В последние годы было много споров о последствиях проживания рядом с высоковольтными линиями электропередач. Но поскольку напряженность магнитного поля падает довольно быстро, человек, живущий всего в 50 футах от линии электропередачи, вероятно, испытает не более 2 миллигаусс.Последние исследования не находят оснований полагать, что такой уровень воздействия может иметь пагубные последствия для организма.

И наоборот, исследователи не обнаружили положительного воздействия носимых магнитов, которые обычно продаются как панацея от многих болезней, включая артрит. Но это не помешало людям во всем мире покупать их в качестве лечебных средств.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

редкоземельных магнитов — Вселенная сегодня

[/ caption]

Магниты — бесконечный источник удовольствия, не говоря уже об удобстве хранения заметок в холодильнике и белых досок! Но когда дело доходит до промышленного использования, например, в ВВС и НАСА, только один тип магнита подходит. Они называются редкоземельными магнитами — набором сильных постоянных магнитов, сделанных из сплавов определенных земных элементов.Эти элементы попадают в категорию редкоземельных элементов (или металлов), которые представляют собой набор из семнадцати элементов периодической таблицы; а именно скандий, иттрий и пятнадцать лантаноидов. Несмотря на свое название, редкоземельные элементы на самом деле довольно распространены, но названы так из-за своих геохимических свойств, что они редко встречаются в экономически приемлемых концентрациях.

Редкоземельные элементы являются ферромагнитными, что означает, что они, как и железо, могут намагничиваться. Однако, поскольку большинство редкоземельных элементов имеют низкие температуры Кюри (температура, при которой они проявляют магнитные свойства), это означает, что они являются магнитными только при низких температурах.Однако большинство из них образуют соединения с переходными металлами, такими как железо, никель и кобальт, которые имеют более высокие температуры Кюри и поэтому могут быть смешаны с ними для улучшения их естественных магнитных свойств. Есть два типа: неодимовые магниты и самариево-кобальтовые магниты. Первые, изобретенные в 1980-х годах, являются самым сильным и наиболее доступным типом редкоземельных магнитов, изготовленных из неодима, железа и бора (химическая формула: Nd2Fe14B). С другой стороны, самариево-кобальтовые магниты (химическая формула: SmCo5), первое семейство изобретенных редкоземельных магнитов, используются реже, чем неодимовые магниты из-за их более высокой стоимости и более слабой напряженности магнитного поля.Однако самарий-кобальт имеет более высокую температуру Кюри, что создает нишу для этих магнитов в приложениях, где требуется высокая напряженность поля при более высоких рабочих температурах.

Неодимовые магниты обычно используются в большинстве компьютерных жестких дисков и различных аудиоколонок. Они также имеют ряд важных медицинских применений, не последнее из которых связано с магнитно-резонансной томографией (или МРТ). Они также являются частью приводных механизмов электрических и гибридных двигателей, серводвигателей, аккумуляторных инструментов и органов управления усилителем рулевого управления.Самариево-кобальтовые двигатели обычно используются в производстве электрогитар, высокотехнологичных гоночных двигателей Slotcar и турбомашин. Кроме того, редкоземельные элементы используются в качестве катализаторов в индустрии крекинга нефти и для производства автомобильного выхлопного оборудования, и в будущем они могут найти множество применений для экологически чистых технологий. Самариево-кобальтовые магниты также могут быть использованы при создании криогенных и высокотемпературных систем для будущих космических путешествий.

Первоначально высокая стоимость этих магнитов ограничивала их использование в приложениях, требующих компактности вместе с высокой напряженностью поля, но начиная с 1990-х годов редкоземельные магниты стали стабильно дешеветь, а низкая стоимость вдохновила на новые применения (например, магнитные игрушки для детей).

Мы написали много статей о магнитах для Universe Today. Вот статья о том, где купить магниты, а вот статья о том, из чего сделаны магниты.

Если вам нужна дополнительная информация о редкоземельных магнитах, посетите домашнюю страницу редкоземельных магнитов и ссылку на Википедию: редкоземельные магниты.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный магнетизму. Послушайте, Серия 42: Магнетизм повсюду.

Источники:
http: // en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth- магнитные работы /
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-cobalt

Как это:

Нравится Загрузка …

Какие бывают типы магнитов?

Существует несколько различных типов магнитов, каждый со своим набором характеристик.Если вы используете магниты в каком-либо домашнем хозяйстве, домашнем хозяйстве или научном проекте, важно знать различия, чтобы выбрать лучший магнит для работы.

Во-первых, важно отметить, что существует также подмножество магнитов — постоянные и электромагнитные. Электромагниты требуют источника электричества и могут быть включены или выключены, тогда как постоянные магниты сохраняют свой магнетизм. В этом блоге мы сосредоточимся на постоянных магнитах. Основные типы:

• Неодим, железо, бор (NdFeB)
• Самарий кобальт (SmCo)
• Алнико
• Магниты керамические или ферритовые

NdFeB Магниты Неодимовые магниты [/ caption]

Их часто называют просто неодимовыми магнитами, они производятся с использованием редкоземельных металлов.Они также являются наиболее распространенными и наиболее мощными из четырех типов. Если вы ищете магнит с прочной и надежной фиксацией, то обычно хорошим выбором будет неодим. Однако, поскольку они сделаны из железа, они могут ржаветь во влажных условиях или при длительном контакте с водой. Это также может сделать их более хрупкими, чем некоторые другие типы.

SmCo Магниты Самариево-кобальтовые магниты [/ caption]

Самариево-кобальтовые магниты — еще один относительно мощный тип.Они были созданы в 1970-х годах, до магнитов из NdFeB. Одним из преимуществ использования SmCo является то, что они менее подвержены коррозии и имеют лучшую термостойкость. Это означает, что он лучше всего сохраняет свой магнетизм при чрезвычайно высоких или низких температурах и является хорошим выбором для приложений, в которых играют роль необычно высокие или низкие температуры. Однако они немного менее мощные, чем неодимовые магниты.

Магниты Alnico

Магниты Alnico обозначают компоненты, из которых они состоят — алюминий, никель и кобальт.Алнико не так широко используются, как другие типы магнитов, и были заменены NdFeB, SmCo и керамическими. Они не такие мощные, как другие типы, но их можно использовать в базовых приложениях, таких как магниты на холодильник. Но их может быть даже сложнее найти из-за других типов.

Керамические или ферритовые магниты Керамические магниты [/ caption]

Керамика — еще один широко используемый тип магнита. Они настолько распространены, потому что, как правило, дешевле в изготовлении и приобретении.Они не такие мощные, как неодим, но для простых поделок, магнитов на холодильник или хранения легких предметов они являются экономичным вариантом.

Знание различных типов магнитов, их сильных и слабых сторон может помочь вам выбрать правильные из них для ваших проектов. Но мы также здесь, чтобы помочь вам решить. Если у вас есть вопросы о том, какие продукты использовать в конкретном проекте, свяжитесь с нами для получения помощи.

Типы магнитов

Магниты — это объекты, которые генерируют магнитное поле, силовое поле, которое либо притягивает, либо отталкивает определенные материалы, такие как никель и железо, но из чего сделаны магниты и какие существуют типы магнитов? Мы даем вам все, что вам нужно знать о типах магнитов, их сильных сторонах и использовании.

Какие бывают типы магнитов?

Конечно, не все магниты состоят из одних и тех же элементов, и поэтому их можно разбить на категории в зависимости от их состава и источника магнетизма. Постоянные магниты — это магниты, которые сохраняют свой магнетизм после намагничивания. Временные магниты — это магниты из материалов, которые действуют как постоянные магниты в присутствии магнитного поля, но теряют магнетизм, когда они не находятся в магнитном поле. Электромагниты представляют собой намотанные катушки из проволоки, которые действуют как магниты, когда через них проходит электрический ток.Регулируя силу и направление тока, также изменяется сила магнита. Ниже мы разберем различные типы доступных магнитов.

Постоянные магниты

Обычно существует четыре категории постоянных магнитов: неодим, железо, бор (NdFeB), самарий-кобальт (SmCo), альнико, а также керамические или ферритовые магниты.

Неодим Железо Бор (NdFeB)

Этот тип магнита состоит из редкоземельного магнитного материала и имеет высокую коэрцитивную силу.У них есть ассортимент продукции с чрезвычайно высоким энергопотреблением, до 50 MGOe. Из-за такого высокого уровня энергии продукта они обычно могут быть небольшими и компактными. Однако магниты NdFeB имеют низкую механическую прочность, имеют тенденцию быть хрупкими и имеют низкую коррозионную стойкость, если их оставить без покрытия. Если они обработаны золотом, железом или никелем, их можно использовать во многих областях. Это очень сильные магниты, которые трудно размагнитить.

Самарий Кобальт (SmCo)

Подобно магнитам NdFeB, магниты SmCo также очень прочные и их трудно размагнитить.Они также обладают высокой стойкостью к окислению и термостойкостью, выдерживая температуры до 300 градусов по Цельсию. Существуют две разные группы магнитов SmCo, разделенные в зависимости от энергетического диапазона их продукта. Первая серия (Sm1Co5) имеет диапазон энергетических продуктов 15-22 MGOe. Вторая серия (Sm2Co17) имеет диапазон от 22 до 30 MGOe. Однако они могут быть дорогими и иметь низкую механическую прочность.

Алнико

Магниты

Alnico получили свое название от первых двух букв каждого из трех основных ингредиентов: алюминия, никеля и кобальта.Хотя они обладают хорошей термостойкостью, их легко размагнитить, и в некоторых случаях их заменяют керамическими или редкоземельными магнитами. Их можно производить путем спекания или литья, при этом каждый процесс дает разные характеристики магнита. Спекание улучшает механические свойства. Литье приводит к получению более энергоемких продуктов и позволяет магнитам достигать более сложных конструктивных особенностей.

Керамика или феррит

Керамические или ферритовые постоянные магниты, состоящие из спеченного оксида железа и карбоната бария или стронция, обычно недороги и легко производятся путем спекания или прессования.Однако, поскольку эти магниты имеют тенденцию быть хрупкими, их необходимо шлифовать алмазным кругом. Это один из наиболее часто используемых типов магнитов, они прочные и их нелегко размагнитить.

Временные магниты

Временные магниты могут различаться по составу, поскольку они представляют собой практически любой материал, который ведет себя как постоянный магнит в присутствии магнитного поля. Устройства из мягкого железа, такие как скрепки, часто являются временными магнитами.

Электромагниты

Электромагниты изготавливаются путем наматывания проволоки в несколько петель вокруг материала сердечника. Эта формация известна как соленоид.Для намагничивания электромагнитов через соленоид пропускается электрический ток, создающий магнитное поле. Поле наиболее сильное внутри катушки, и сила поля пропорциональна количеству петель и силе тока.

Материал сердечника электромагнита в центре катушки (сердечник соленоида) также может влиять на силу электромагнита. Если проволока наматывается на немагнитный материал, например кусок дерева, общее магнитное поле не будет очень сильным.Однако, если сердечник состоит из ферромагнитного материала, такого как железо, сила магнита резко возрастет. Так почему электромагнит классифицируется как временный магнит? Потому что, когда прекращается питание от аккумулятора, исчезает и ток, и магнитное поле.

Приложения

В промышленном секторе магниты часто используются в качестве магнитных подметальных машин для различных применений (от производственных цехов до аэродромов), магнитных сортировщиков и для отделения нечистых металлов во время производства или переработки металлов.В электронных приложениях магниты используются в динамиках, телевизорах, телефонах, радиоприемниках и видеокассетах. Обычно электромагниты используются в телевизорах, компьютерах и телефонах из-за их чрезвычайной силы. По той же причине они также используются в двухпозиционных приложениях, таких как краны, используемые для подъема тяжелых грузов.

Постоянные магниты — это, пожалуй, самый распространенный тип, который используется для производства магнитов на холодильник, а также при изготовлении ювелирных изделий. Временные магниты могут быть полезны в приложениях, которые создают временное магнитное поле и требуют магнитного отклика на время действия поля.

Источники

• https://www.adamsmagnetism.com/blogs/basics-magnetism

Магниты прочие изделия

Прочие «виды» изделий

Больше от компании Electric & Power Generation

Самый сильный постоянный магнит — неодимовый магнит

Неодимовый магнит — это общий термин для обозначения мощного магнита. Его химическая формула — Nd2Fe14B. Неодимовый магнит — это своего рода искусственный постоянный магнит.Пока что это самый сильный постоянный магнит .

Самый сильный постоянный магнит

В настоящее время наиболее коммерчески доступный магнит, известный как «король магнитов», имеет очень высокие магнитные свойства, а его максимальное произведение магнитной энергии (BHmax) более чем в 10 раз выше, чем у феррита. Магнит NdFeB представляет собой тетрагональный кристалл, образованный неодимом, железом и бором (Nd2Fe14B).

Не ожидается, что в ближайшие 20 лет магнитные материалы заменят магниты из неодима, железа и бора.Основными материалами для производства магнитов Nd-Fe-B являются неодим, празеодим, чистое железо, алюминий , , ферробор и другие редкоземельные материалы.

Постоянный магнит

Сфера применения самого сильного постоянного магнита s :

следующим образом:

Область электроакустики: громкоговоритель, приемник, микрофон, сигнализация, сценическое аудио, автомобильное аудио и т. Д.

Электронные устройства: вакуумный выключатель с постоянным магнитом , магнитное удерживающее реле, счетчик ватт-часов, счетчик воды, микрофон, язычковая трубка, датчик и т. Д.

Поле двигателя: VCM, CDDVD-ROM, генератор, серводвигатель, микродвигатель, вибромотор и т. Д.

Машины и оборудование: магнитный сепаратор , магнитная подвеска, магнитное оборудование и т. Д.

Здравоохранение: МРТ, медицинские приборы, магнитотерапевтические товары для здоровья, намагниченный экономайзер топлива и т. Д.

Прочие отрасли: магнитный парафиновый превентор , средство для удаления накипи с труб, магнитное приспособление, автомат для маджонга, магнитные замки, магнетизм дверей и окон, магнетизм канцелярских принадлежностей, магнетизм багажа, магнетизм кожи, магнетизм игрушек, магнетизм инструментов, подарочная упаковка для рукоделия и т. Д.

Типовые продукты

Каков принцип работы сильного магнетизма?

У каждого магнита два полюса. Положение полюса представляет собой самую сильную магнитную силу. Эти два полюса называются N и S соответственно. По мнению экспертов по восстановлению магнетизма, под влиянием Земли магнит, который может свободно вращаться, естественным образом будет указывать на север с одного конца и на юг с другого. Отсюда и название магнитных полюсов. Когда магнит делится на две или более частей, каждая часть становится новым магнитом, то есть имеет два полюса.

Гетеросексуальные полюса притягивают, а изотропные — отталкивают. Когда N полюсов двух магнитов соединяются вместе, два магнита отталкиваются друг от друга, то есть движутся в противоположном направлении. То же самое верно и для соединения S полюсов разных магнитов. Когда полюс N одного магнита помещается рядом с полюсом S другого, два магнита сильно притягиваются друг к другу и перемещаются ближе друг к другу.

Когда магниты далеко друг от друга, они не обязательно создают отталкивающие или притягивающие магнитные отражения, потому что магнитная сила имеет определенное ограничение по расстоянию.Диапазон магнитных сил можно назвать магнитным полем. Чем ближе к магниту, тем сильнее магнитная сила; чем дальше от магнита, тем слабее магнитная сила. Диапазон магнитного поля обычно представлен серией линий, называемых магнитными линиями, идущих от полюса N магнита до полюса S того же магнита или другого магнита.

Сильный магнит может притягивать предметы из железа, стали, кобальта , или некоторых других магнитных материалов. Под действием магнитов предметы, состоящие из магнитных материалов, также могут сами стать магнитами.Магнит притягивает эти объекты, потому что магнитный полюс магнита намагничивает конец объекта в магнитный полюс, отличный от полюса магнита, а затем притягивает друг друга. Например, N магнита намагнитит ближайшую часть объекта к S-полюсу. В этот момент другой конец объекта станет северным полюсом.

Заключение

Спасибо, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять неодимовый магнит , самый сильный постоянный магнит в мире .Если вы хотите узнать больше о неодимовом магните или других магнитных изделиях, мы советуем вам посетить Stanford Magnets для получения дополнительной информации.

Являясь одним из ведущих мировых поставщиков магнитов, Stanford Magnets специализируется на производстве постоянных магнитов в соответствии с требованиями клиентов с точки зрения состава, магнитных характеристик, формы , и размеров.